(57)【要約】【課題】装置の大型化および製造コストの上昇を抑制しつつ、インバータに入力される直流電圧のリップルを低減する。【解決手段】制御装置は、インバータおよびコンバータをＰＷＭ制御する。制御装置は、インバータ側スイッチング素子を駆動するための第１デューティ信号を生成する第１信号生成手段と、第１デューティ信号の３倍の周波数を持つとともにコンバータ側スイッチング素子を駆動するための第２デューティ信号を生成する第２デューティ信号生成手段と、第１デューティ信号および第２デューティ信号の位相を制御する位相制御手段とを備える。位相制御手段は、コンバータの降圧動作時、インバータ側スイッチング素子のうち上アームを構成するいずれかのスイッチング素子を駆動するための第１デューティ信号と、コンバータ側スイッチング素子のうちハイサイド側のスイッチング素子を駆動するための第２デューティ信号との互いのオン期間の中心を揃えるように位相制御を行う。【選択図】図１
2013198365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の直流電源線を通じて与えられる直流電圧を三相の交流電圧に変換するインバータと、前記一対の直流電源線を通じて入力される直流電圧を降圧して出力する降圧動作および入力される直流電圧を昇圧して前記一対の直流電源線を通じて出力する昇圧動作のうち少なくとも一方を実行可能に構成されたコンバータと、をＰＷＭ制御する制御装置であって、
前記インバータは、前記一対の直流電源線間に三相のブリッジ状に接続された６つのインバータ側スイッチング素子と、前記一対の直流電源線間に接続された平滑用のコンデンサと、を備えた構成であり、
前記コンバータは、前記一対の直流電源線間に直列接続された２つのコンバータ側スイッチング素子と、前記２つのコンバータ側スイッチング素子の相互接続点に一方の端子が接続されたコイルと、を備えた構成であり、
前記インバータ側スイッチング素子を駆動するための第１デューティ信号を生成する第１信号生成手段と、
前記第１デューティ信号の３倍の周波数を持つとともに、前記コンバータ側スイッチング素子を駆動するための第２デューティ信号を生成する第２デューティ信号生成手段と、
前記第１デューティ信号および前記第２デューティ信号の位相を制御する位相制御手段と、を備え、
前記位相制御手段は、
前記降圧動作時にあっては、前記インバータ側スイッチング素子のうち上アームを構成するいずれかのスイッチング素子を駆動するための前記第１デューティ信号と、前記コンバータ側スイッチング素子のうちハイサイド側のスイッチング素子を駆動するための前記第２デューティ信号との互いのオン期間の中心を揃えるように位相制御を行い、
前記昇圧動作時にあっては、前記インバータ側スイッチング素子のうち上アームを構成するいずれかのスイッチング素子を駆動するための前記第１デューティ信号と、前記コンバータ側スイッチング素子のうちロウサイド側のスイッチング素子を駆動するための前記第２デューティ信号との互いのオン期間の中心を揃えるように位相制御を行うことを特徴とするインバータおよびコンバータの制御装置。
【請求項２】
第１信号生成手段は、前記第１デューティ信号の３倍の周波数を持つ単相の三角波と、各相の指令電圧に応じた信号波とを比較し、その比較結果に基づいて前記第１デューティ信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のインバータおよびコンバータの制御装置。
【請求項３】
前記第１信号生成手段は、前記第１デューティ信号と同じ周波数を持つ単相のノコギリ波と、各相の指令電圧に応じた信号波とを比較し、その比較結果に基づいて前記第１デューティ信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のインバータおよびコンバータの制御装置。
【請求項４】
前記第１信号生成手段は、前記第１デューティ信号と同じ周波数を持つ三相の三角波と、各相の指令電圧に応じた信号波とを比較し、それらの比較結果に基づいて前記第１デューティ信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のインバータおよびコンバータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インバータおよびコンバータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータを駆動するモータ駆動装置において、インバータ、昇降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータ、および、それらをＰＷＭ制御する制御装置を備えた構成がある。このようなモータ駆動装置では、力行時、コンバータが昇圧動作をすることにより、バッテリから供給される直流電圧が昇圧されて一対の直流電源線を通じてインバータに供給される。また、回生時、コンバータが降圧動作をすることにより、モータからインバータおよび一対の直流電源線を通じて回生される直流電圧が降圧されてバッテリに供給される（バッテリの充電）。一方、インバータは、一対の直流電源線を通じて供給される直流電圧を交流電圧に変換してモータに供給する。一対の直流電源線間には、その直流電圧を平滑するための平滑用のコンデンサが設けられる。
【０００３】
このような構成においては、インバータおよびコンバータによるスイッチング動作に伴い、直流電源線間の電圧（インバータへの入力電圧）にリップル（脈動）が生じる。特に、インバータおよびコンバータが同時に動作する場合、それぞれのスイッチング動作に起因する電圧リップルが互いに影響し合い、その結果、電圧リップルが増大するおそれがある。インバータへの入力電圧が脈動した場合、インバータから出力される電圧の最大値は、脈動する入力電圧の最小値以下に制限される。そのため、モータの駆動に用いられる電圧が、その定格値の範囲を下回る可能性がある。
【０００４】
このような電圧リップルを低減するためには、平滑用のコンデンサとして、容量の大きいものを用いたり、多数のコンデンサを並列に接続したりするなどの対策が必要となる。しかし、このような対策を行うと、装置が大型化するとともに、製造コストが高くなるという問題が生じる。また、コンバータのスイッチング動作に伴い生じる電圧リップルは、コンバータが備えるコイルの容量を大きくすることで低減することが可能である。しかし、コイルを大きくすることは、装置の大型化や製造コストの上昇という問題に繋がる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１６８１６１号公報
【特許文献２】特開２００６−１０１６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、装置の大型化および製造コストの上昇を抑制しつつ、インバータに入力される直流電圧のリップルを低減することができるインバータおよびコンバータの制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態のインバータおよびコンバータの制御装置は、一対の直流電源線を通じて与えられる直流電圧を三相の交流電圧に変換するインバータと、一対の直流電源線を通じて入力される直流電圧を降圧して出力する降圧動作および入力される直流電圧を昇圧して一対の直流電源線を通じて出力する昇圧動作のうち少なくとも一方を実行可能に構成されたコンバータとをＰＷＭ制御する。インバータは、一対の直流電源線間に三相のブリッジ状に接続された６つのインバータ側スイッチング素子と、一対の直流電源線間に接続された平滑用のコンデンサとを備えた構成である。コンバータは、一対の直流電源線間に直列接続された２つのコンバータ側スイッチング素子と、２つのコンバータ側スイッチング素子の相互接続点に一方の端子が接続されたコイルとを備えた構成である。
【０００８】
制御装置は、インバータ側スイッチング素子を駆動するための第１デューティ信号を生成する第１信号生成手段と、第１デューティ信号の３倍の周波数を持つとともにコンバータ側スイッチング素子を駆動するための第２デューティ信号を生成する第２デューティ信号生成手段と、第１デューティ信号および第２デューティ信号の位相を制御する位相制御手段とを備える。位相制御手段は、降圧動作時にあっては、インバータ側スイッチング素子のうち上アームを構成するいずれかのスイッチング素子を駆動するための第１デューティ信号と、コンバータ側スイッチング素子のうちハイサイド側のスイッチング素子を駆動するための第２デューティ信号との互いのオン期間の中心を揃えるように位相制御を行う。位相制御手段は、昇圧動作時にあっては、インバータ側スイッチング素子のうち上アームを構成するいずれかのスイッチング素子を駆動するための第１デューティ信号と、コンバータ側スイッチング素子のうちロウサイド側のスイッチング素子を駆動するための第２デューティ信号との互いのオン期間の中心を揃えるように位相制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態を示すもので、モータ駆動装置の概略的な構成を示す図
【図２】インバータおよびコンバータのオンデューティがいずれも５０％である場合における各部の波形図
【図３】インバータおよびコンバータのオンデューティが互いに異なる場合の一例を示す図２相当図
【図４】インバータおよびコンバータのオンデューティが互いに異なる場合の他の例を示す図２相当図
【図５】単相の三角波を用いた駆動信号の生成方法を説明するための図（その１）
【図６】単相の三角波を用いた駆動信号の生成方法を説明するための図（その２）
【図７】単相の三角波を用いた駆動信号の生成方法を説明するための図（その３）
【図８】単相のノコギリ波を用いた駆動信号の生成方法を説明するための図
【図９】第２の実施形態を示す図１相当図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、モータ駆動装置の複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態について図１〜図８を参照しながら説明する。
図１に示すように、モータ駆動装置１は、バッテリ２、インバータ３、コンバータ４および制御装置５を備えている。モータ駆動装置１は、直流電圧Ｖｄ１を出力するバッテリ２から供給される電力により、例えば車両に搭載される三相のモータＭを駆動する。
【００１１】
インバータ３は、一対の直流電源線６、７間に三相のブリッジ状に接続された６つのスイッチング素子Ｔｕｈ〜Ｔｗｌおよび直流電源線６、７間に接続された平滑用のコンデンサＣ１を備えている。スイッチング素子Ｔｕｈ〜Ｔｗｌ（インバータ側スイッチング素子に相当）は、例えばＮＰＮ形のバイポーラトランジスタである。図示は省略するが、スイッチング素子Ｔｕｈ〜Ｔｗｌのコレクタ・エミッタ間には、エミッタ側をアノードとした還流用のダイオードがそれぞれ接続されている。
【００１２】
スイッチング素子Ｔｕｈ、Ｔｕｌの相互接続ノードＮｕは、モータＭのＵ相端子に接続されている。スイッチング素子Ｔｖｈ、Ｔｖｌの相互接続ノードＮｖは、モータＭのＶ相端子に接続されている。スイッチング素子Ｔｗｈ、Ｔｗｌの相互接続ノードＮｗは、モータＭのＷ相端子に接続されている。スイッチング素子Ｔｕｈ〜Ｔｗｌのベースには、制御装置５から出力される駆動信号Ｓｕｈ〜Ｓｗｌがそれぞれ与えられる。上アームを構成するスイッチング素子Ｔｕｈ、Ｔｖｈ、Ｔｗｈと、下アームを構成するスイッチング素子Ｔｕｌ、Ｔｖｌ、Ｔｗｌとが、それぞれ相補的に駆動されることにより、直流電源線６、７を通じて与えられる直流電圧が三相の交流電圧に変換され、モータＭに供給される。
【００１３】
コンバータ４は、昇降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータである。コンバータ４は、スイッチング素子Ｔｄｈ、Ｔｄｌ、コイルＬ１およびコンデンサＣ２を備えている。スイッチング素子Ｔｄｈ、Ｔｄｌ（コンバータ側スイッチング素子に相当）は、例えばＮＰＮ形のバイポーラトランジスタである。スイッチング素子Ｔｄｈ、Ｔｄｌは、直流電源線６、７間に直列接続されている。スイッチング素子Ｔｄｈ、Ｔｄｌの相互接続ノードＮｄには、コイルＬ１の一方の端子が接続されている。コイルＬ１の他方の端子は、バッテリ２の高電位側端子に接続されている。バッテリ２の低電位側端子は、直流電源線７（スイッチング素子Ｔｄｌのエミッタ）に接続されている。コンデンサＣ２は、バッテリ２の端子間に接続されている。スイッチング素子Ｔｄｈ、Ｔｄｌのベースには、制御装置５から出力される駆動信号Ｓｄｈ、Ｓｄｌがそれぞれ与えられる。ハイサイド側のスイッチング素子Ｔｄｈと、ロウサイド側のスイッチング素子Ｔｄｌとが、それぞれ相補的に駆動されることにより、昇圧動作および降圧動作が実現される。
【００１４】
昇圧動作は、バッテリ２から供給される直流電圧を昇圧し、直流電源線６、７を通じて出力するものである。このような昇圧動作は、インバータ３の力行時に行われる。そのため、力行時、バッテリ２から出力される直流電圧が昇圧され、直流電源線６、７を通じてインバータ３に供給される。一方、降圧動作は、直流電源線６、７を通じて入力される直流電圧を降圧して出力するものである。このような降圧動作は、インバータ３の回生時に行われる。そのため、回生時、モータＭからインバータ３および直流電源線６、７を通じて回生される直流電圧が降圧され、バッテリ２に供給される（バッテリ２の充電）。
【００１５】
制御装置５は、インバータ制御部８、コンバータ制御部９および位相制御部１０を備えている。制御装置５は、インバータ３およびコンバータ４をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。インバータ制御部８（第１信号生成手段に相当）は、キャリア波と各相の指令電圧に応じた信号波とを比較し、その比較結果に基づいて駆動信号Ｓｕｈ〜Ｓｗｌ（第１デューティ信号に相当）を生成する。キャリア波としては、三角波、ノコギリ波などを用いることができる。
【００１６】
まず、キャリア波として三相の三角波を用いる場合について図２〜図４を参照して説明する。この場合、インバータ制御部８が用いるキャリア波の周期は、後述するコンバータ制御部９が用いるキャリア波の周期Ｔに対して３倍となっている。図２〜図４の（ａ）に示すように、三相（Ｕ相用、Ｖ相用およびＷ相用）の三角波は、互いに同じ周期３Ｔ（周波数）であり、且つ、互いに位相が１２０度ずつ異なっている（ずれている）。このような三角波および信号波の比較結果に基づいて、駆動信号Ｓｕｈ〜Ｓｗｌが生成される。なお、図２〜図４の（ｂ）には、上アームを構成するスイッチング素子Ｔｕｈ、Ｔｖｈ、Ｔｗｈを駆動するための駆動信号Ｓｕｈ、Ｓｖｈ、Ｓｗｈを示している。下アームを構成するスイッチング素子Ｔｕｌ、Ｔｖｌ、Ｔｗｌを駆動するための駆動信号Ｓｕｌ、Ｓｖｌ、Ｓｗｌは、それぞれ駆動信号Ｓｕｈ、Ｓｖｈ、Ｓｗｈに対してレベルが反転した信号となる（図示略）。
【００１７】
具体的には、駆動信号Ｓｕｈ、Ｓｖｈ、Ｓｗｈは、信号波のレベルが三角波のレベルよりも高くなる期間にあっては、Ｈレベル（スイッチング素子Ｔｕｈ、Ｔｖｈ、Ｔｗｈをオンするレベル）となる。また、駆動信号Ｓｕｈ、Ｓｖｈ、Ｓｗｈは、信号波のレベルが三角波のレベルよりも低くなる期間にあっては、Ｌレベル（スイッチング素子Ｔｕｈ、Ｔｖｈ、Ｔｗｈをオフするレベル）となる。すなわち、駆動信号Ｓｕｈ〜Ｓｗｌは、スイッチング素子Ｔｕｈ〜Ｔｗｌをオンする期間（またはオフする期間）に応じたデューティを持つ信号となる。
【００１８】
なお、図２は、駆動信号Ｓｕｈ、Ｓｖｈ、Ｓｗｈのオンデューティがいずれも５０％となる例を示している。そのため、図２では、モータＭの各相への通電のデューティは、いずれも５０％となる。また、図３および図４は、駆動信号Ｓｕｈ、Ｓｖｈ、Ｓｗｈのオンデューティが、それぞれ７０％、５０％、３０％となる例を示している。そのため、図３および図４では、モータＭの各相への通電のデューティは、それぞれ７０％（Ｕ相）、５０％（Ｖ相）、３０％（Ｗ相）となる。
【００１９】
続いて、キャリア波として単相の三角波を用いる場合について図５〜図７を参照して説明する。なお、図５および図７は、駆動信号Ｓｕｈ、Ｓｖｈ、Ｓｗｈのオンデューティがいずれも５０％となる例を示している。また、図６は、１つの駆動信号のオンデューティが６０％となる例を示している。この場合、図５（ａ）および図６（ａ）に実線で示すように、インバータ制御部８が用いるキャリア波（単相の三角波）の周期は、コンバータ制御部９が用いるキャリア波の周期Ｔと同じになっている。つまり、単相の三角波の周期Ｔは、前述した三相の三角波の周期３Ｔの１／３になっている。また、単相の三角波の振幅は、前述した三相の三角波の振幅の１／３になっている。そして、この場合、本来の信号波（図５（ａ）および図６（ａ）に実線で示す）ではなく、その本来の信号波に対し所定の演算を施した比較用信号波（図５（ａ）および図６（ａ）に点線で示す）と、三角波との比較が行われる。
【００２０】
上述した比較用信号波は、次のように演算される。すなわち、三角波の最小値から次の三角波の最小値までの第１期間（三角波の１周期）にあっては、比較用信号波を三角波の最大値と同じ値（「１００％」または「１」に相当）に設定する。その第１期間の後から次の三角波の最大値までの第２期間（三角波の１／２周期）にあっては、比較用信号波を、三角波の中心値（「５０％」または「０」に相当）を基準とした本来の信号波の３倍の値に設定する。
【００２１】
５０％のオンデューティを持つ駆動信号が生成される場合（図５）、第２期間における比較用信号波の値は、５０％（（本来の信号波の値である５０％−５０％）×３＋５０％）または０（（本来の信号波の値である０−０）×３＋０）となる。また、６０％のオンデューティを持つ駆動信号が生成される場合（図６）、第２期間における比較用信号波の値は、８０％（（本来の信号波の値である６０％−５０％）×３＋５０％）または０．６（（本来の信号波の値である０．２−０）×３＋０）となる。
【００２２】
その第２期間の後から次の三角波の最大値までの第３期間（三角波の１周期）にあっては、比較用信号波を三角波の最小値（「０％」または「−１」に相当）と同じ値に設定する。その第３期間の後から次の三角波の最小値までの第４期間にあっては、比較用信号波を、三角波の中心値を基準とした本来の信号波の３倍の値に設定する。つまり、第４期間における比較用信号波の値は、第２期間における比較用信号波の値と同じとなる。
【００２３】
このような比較用信号波と、周期Ｔの単相の三角波とを比較した結果に基づいて生成される駆動信号（例えば図５の（ｂ）参照）は、周期３Ｔの三角波と本来の信号波との比較結果に基づいて生成される駆動信号（例えば図２の（ｂ）参照）と同等のデューティを持つ信号になる。なお、生成される駆動信号は、三角波のレベルが比較用信号波のレベルよりも高くなる期間にＬレベルとなり、三角波のレベルが比較用信号波のレベルよりも低くなる期間にＨレベルとなる。また、図５および図６には、周期３Ｔの三角波（擬似的に生成される三角波）を一点鎖線にて示している。
【００２４】
ただし、上記方法により設定可能な駆動信号のデューティは、３３．３％（１００／３）〜６６．６％（２００／３）の範囲に限られる。つまり、前述した三相の三角波による方法に比べ、設定可能なデューティの範囲が１／３になる。このようになる理由としては、３３．３％未満のデューティを設定しようとすると、演算される比較用信号波の値が「０％」または「−１」を下回り、６６．６％を超えるデューティを設定しようとすると、演算される比較用信号波の値が「１００％」または「１」を上回るためである。
【００２５】
そして、周期Ｔ（単相の三角波の１周期）ずつタイミングをずらした３つの比較用信号波（図７（ａ）に点線で示す）と、周期Ｔの単相の三角波（図７（ａ）に実線で示す）との比較結果に基づいて、上アームを構成するスイッチング素子Ｔｕｈ、Ｔｖｈ、Ｔｗｈを駆動するための駆動信号Ｓｕｈ、Ｓｖｈ、Ｓｗｈが生成される（図７（ｂ）参照）。なお、下アームを構成するスイッチング素子Ｔｕｌ、Ｔｖｌ、Ｔｗｌを駆動するための駆動信号Ｓｕｌ、Ｓｖｌ、Ｓｗｌは、それぞれ駆動信号Ｓｕｈ、Ｓｖｈ、Ｓｗｈに対してレベルが反転した信号となる（図示略）。このように、周期Ｔの単相の三角波を用いた手法によっても、周期３Ｔの三相の三角波を用いた手法と同等の駆動信号が生成される。
【００２６】
続いて、キャリア波として単相のノコギリ波を用いる場合について図８を参照して説明する。この場合、インバータ制御部８が用いるキャリア波（単相のノコギリ波）の周期は、コンバータ制御部９が用いるキャリア波の周期Ｔに対して３倍となっている。つまり、単相のノコギリ波の周期は、前述した三相の三角波の周期３Ｔと同じである。このようなノコギリ波および信号波の比較結果に基づいて、駆動信号Ｓｕｈ〜Ｓｗｌが生成される。なお、図８の（ｂ）には、上アームを構成するスイッチング素子Ｔｕｈ、Ｔｖｈ、Ｔｗｈを駆動するための駆動信号Ｓｕｈ、Ｓｖｈ、Ｓｗｈを示している。下アームを構成するスイッチング素子Ｔｕｌ、Ｔｖｌ、Ｔｗｌを駆動するための駆動信号Ｓｕｌ、Ｓｖｌ、Ｓｗｌは、それぞれ駆動信号Ｓｕｈ、Ｓｖｈ、Ｓｗｈに対してレベルが反転した信号となる（図示略）。
【００２７】
具体的には、駆動信号Ｓｕｈ、Ｓｖｈ、Ｓｗｈは、ノコギリ波のレベルが信号波のレベルに達した時点（図８における「Ｕリセット」「Ｖリセット」「Ｗリセット」）においてＨレベルからＬレベルに転じる。その後、ノコギリ波のレベルが各相の信号波のセット値に達した時点（図８における「Ｕセット」「Ｖセット」「Ｗセット」）においてＬレベルからＨレベルに転じる。上記セット値は、各相の信号波ごとに異なる値に設定されている。なお、ノコギリ波が最下位（最小値）にリセットされるときに各信号波を跨ぐ（各信号波と交差する）が、このときには駆動信号は変化しない。このように、周期３Ｔの単相のノコギリ波を用いた手法によっても、周期３Ｔの三相の三角波を用いた手法と同等の駆動信号が生成される。
【００２８】
コンバータ制御部９（第２信号生成手段に相当）は、キャリア波と、指令電圧（昇圧動作または降圧動作における出力電圧の目標値）に応じた信号波とを比較し、その比較結果に基づいて駆動信号Ｓｄｈ、Ｓｄｌ（第２デューティ信号に相当）を生成する。上記キャリア波として、三角波、または、ノコギリ波を用いることができる。ここでは、キャリア波として単相の三角波を用いる場合について説明する。コンバータ制御部９が用いる単相の三角波の周期Ｔ（図２〜図４の（ｃ）参照）は、インバータ制御部８が用いる三相の三角波の周期３Ｔ（図２〜図４の（ａ）参照）に対し、１／３となっている。つまり、コンバータ４側のＰＷＭ周波数は、インバータ３側のＰＷＭ周波数に対し、３倍となっている。
【００２９】
このような単相の三角波および信号波の比較結果に基づいて、駆動信号Ｓｄｈ、Ｓｄｌが生成される。図２〜図４の（ｄ）は、降圧動作時におけるハイサイド側のスイッチング素子Ｔｄｈを駆動するための駆動信号Ｓｄｈ、または、昇圧動作時におけるロウサイド側のスイッチング素子Ｔｄｌを駆動するための駆動信号Ｓｄｌを示している。降圧動作時におけるロウサイド側のスイッチング素子Ｔｄｌを駆動するための駆動信号Ｓｄｌは、図２〜図４の（ｄ）に示した駆動信号に対してレベルが反転した信号となる（図示略）。また、昇圧動作時におけるハイサイド側のスイッチング素子Ｔｄｈを駆動するための駆動信号Ｓｄｈは、図２〜図４の（ｄ）に示した駆動信号に対してレベルが反転した信号となる。
【００３０】
具体的には、降圧動作時の駆動信号Ｓｄｈまたは昇圧動作時の駆動信号Ｓｄｌは、信号波のレベルが三角波のレベルよりも高くなる期間にあっては、Ｈレベル（スイッチング素子ＴｄｈまたはＴｄｌをオンするレベル）となる。また、降圧動作時の駆動信号Ｓｄｈまたは昇圧動作時の駆動信号Ｓｄｌは、信号波のレベルが三角波のレベルよりも低くなる期間にあっては、Ｌレベル（スイッチング素子ＴｄｈまたはＴｄｌをオフするレベル）となる。すなわち、駆動信号Ｓｄｈ、Ｓｄｌは、スイッチング素子Ｔｄｈ、Ｔｄｌをオンする期間（またはオフする期間）に応じたデューティを持つ信号となる。
【００３１】
なお、図２は、降圧動作時の駆動信号Ｓｄｈまたは昇圧動作時の駆動信号Ｓｄｌのオンデューティが５０％となる例を示している。また、図３は、降圧動作時の駆動信号Ｓｄｈまたは昇圧動作時の駆動信号Ｓｄｌのオンデューティが８０％となる例を示している。また、図４は、降圧動作時の駆動信号Ｓｄｈまたは昇圧動作時の駆動信号Ｓｄｌのオンデューティが２０％となる例を示している。
【００３２】
位相制御部１０（位相制御手段に相当）は、スイッチング素子Ｔｕｈ〜Ｔｗｌに与えられる駆動信号Ｓｕｈ〜Ｓｗｌと、スイッチング素子Ｔｄｈ、Ｔｄｌに与えられる駆動信号Ｓｄｈ、Ｓｄｌとの位相関係が図２〜図４に示した関係となるように、それらの位相制御を行う。具体的には、コンバータ４が降圧動作する際、位相制御部１０は、インバータ制御部８により生成される駆動信号Ｓｕｈ、Ｓｖｈ、Ｓｗｈの少なくともいずれか一つのＨレベルである期間（オン期間）の中心と、コンバータ制御部９により生成される駆動信号ＳｄｈのＨレベルである期間の中心とを揃えるように位相制御を行う。一方、コンバータ４が昇圧動作する際、位相制御部１０は、駆動信号Ｓｕｈ、Ｓｖｈ、Ｓｗｈの少なくともいずれか一つのＨレベルである期間の中心と、駆動信号ＳｄｌのＨレベルである期間の中心とを揃えるように位相制御を行う。
【００３３】
なお、三相の三角波による手法で駆動信号Ｓｕｈ〜Ｓｗｌが生成される場合、位相制御部１０は、次のように駆動信号Ｓｕｈ〜Ｓｗｌおよび駆動信号Ｓｄｈ、Ｓｄｌの位相制御を行うことも可能である。すなわち、位相制御部１０は、インバータ制御部８が用いる三相の三角波のうち、いずれかの三角波が最大値となる時点（山）または最小値となる時点（谷）と、コンバータ制御部９が用いる単相の三角波が最大値となる時点（山）または最小値となる時点（谷）とを揃えるように位相制御を行うことも可能である。また、上記した「各期間の中心を揃えるように位相制御を行う」とは、各期間の中心を完全に一致させることだけを意味するものではなく、後述する電圧リップル低減作用が得られる範囲であれば、若干のずれがあってもよい。
【００３４】
上記構成のモータ駆動装置１においては、インバータ３およびコンバータ４が同時に動作する際に直流電源線６、７間に生じる電圧リップルが低減される。以下、その電圧リップルの低減作用について説明する。
まず、インバータ３のスイッチング素子Ｔｕｈ、Ｔｖｈ、Ｔｗｈがいずれも５０％のオンデューティで駆動されるとともに、コンバータ４のスイッチング素子Ｔｄｈ、Ｔｄｌが５０％のオンデューティで駆動される場合について図２を参照して説明する。この場合、インバータ３のスイッチング動作により、直流電源線６、７間には、図２（ｅ）に点線で示す電圧リップル成分Ｖｒｉが生じる。図２に示すように、インバータ３のスイッチング動作に起因する電圧リップル成分Ｖｒｉの周波数は、インバータ３のＰＷＭ周波数の３倍となる。
【００３５】
一方、コンバータ４のスイッチング動作により、直流電源線６、７間には、図２（ｅ）に一点鎖線で示す電圧リップル成分Ｖｒｃが生じる。図２に示すように、コンバータ４のスイッチング動作に起因する電圧リップル成分Ｖｒｃは、コンバータ４のＰＷＭ周波数と同じとなる。つまり、電圧リップル成分Ｖｒｉおよび電圧リップル成分Ｖｒｃの周波数は、互いに同一となっている。
【００３６】
さらに、電圧リップル成分Ｖｒｉおよび電圧リップル成分Ｖｒｃは、互いに打ち消しあうような位相関係になっている。具体的には、電圧リップル成分Ｖｒｉおよび電圧リップル成分Ｖｒｃは、互いに最大になる時点と最小になる時点とが一致するような位相関係になっている。つまり、電圧リップル成分Ｖｒｉおよび電圧リップル成分Ｖｒｃの位相は、互いに１８０度異なる。これは、位相制御部１０により駆動信号Ｓｕｈ〜Ｓｗｌおよび駆動信号Ｓｄｈ、Ｓｄｌの位相関係が前述したように制御された結果である。
【００３７】
実際に直流電源線６、７間に発生する電圧リップルＶｒは、電圧リップル成分Ｖｒｉ、Ｖｒｃを合成したものとなる。そのため、直流電源線６、７間に発生する電圧リップルＶｒの振幅は、図２（ｅ）に実線で示すように、電圧リップル成分Ｖｒｉ、Ｖｒｃの振幅に比べて非常に小さいものとなる。
【００３８】
このように、インバータ３のスイッチング素子Ｔｕｈ、Ｔｖｈ、Ｔｗｈがいずれも５０％のオンデューティで駆動されるとともに、コンバータ４のスイッチング素子Ｔｄｈが５０％のオンデューティで駆動される場合は、本実施形態による電圧リップル低減効果が最大限に得られる理想的な状態である。実際、モータ駆動装置１は、このような理想的な状態で常時動作するものではない。そこで、次に、インバータ３のスイッチング素子Ｔｕｈ、Ｔｖｈ、Ｔｗｈが７０％、５０％、３０％のオンデューティで駆動されるとともに、コンバータ４のスイッチング素子（降圧動作の場合にはＴｄｈであり、昇圧動作の場合にはＴｄｌ）が８０％のオンデューティで駆動される場合について図３を参照して説明する。
【００３９】
この場合、インバータ３のスイッチング動作により、直流電源線６、７間には、図３（ｅ）に点線で示す電圧リップル成分Ｖｒｉが生じる。図３に示すように、インバータ３のスイッチング動作に起因する電圧リップル成分Ｖｒｉの周波数は、インバータ３のＰＷＭ周波数と同じである。ただし、電圧リップル成分Ｖｒｉにおけるピーク値の間隔（山または谷の間隔）は、インバータ３のＰＷＭ周期の概ね１／３になっている。
【００４０】
一方、コンバータ４のスイッチング動作により、直流電源線６、７間には、図３（ｅ）に一点鎖線で示す電圧リップル成分Ｖｒｃが生じる。図３に示すように、コンバータ４のスイッチング動作に起因する電圧リップル成分Ｖｒｃは、コンバータ４のＰＷＭ周波数と同じとなる。つまり、電圧リップル成分Ｖｒｉのピーク値の周期と、電圧リップル成分Ｖｒｃの周期とは、互いに同じような周期となっている。
【００４１】
さらに、電圧リップル成分Ｖｒｉおよび電圧リップル成分Ｖｒｃは、互いに打ち消しあうような位相関係になっている。具体的には、電圧リップル成分Ｖｒｉおよび電圧リップル成分Ｖｒｃは、互いに比較的高い部分と比較的低い部分とが概ね一致するような位相関係になっている。これは、位相制御部１０により駆動信号Ｓｕｈ〜Ｓｗｌおよび駆動信号Ｓｄｈ、Ｓｄｌの位相関係が前述したように制御された結果である。
【００４２】
実際に直流電源線６、７間に発生する電圧リップルＶｒは、電圧リップル成分Ｖｒｉ、Ｖｒｃを合成したものとなる。そのため、直流電源線６、７間に発生する電圧リップルＶｒの振幅は、図３（ｅ）に実線で示すように、電圧リップル成分Ｖｒｉ、Ｖｒｃの振幅に比べて非常に小さいものとなる。このように、インバータ３およびコンバータ４におけるオンデューティがそれぞれ異なる場合であっても、本実施形態によれば、電圧リップル低減効果が得られる。
【００４３】
次に、インバータ３のスイッチング素子Ｔｕｈ、Ｔｖｈ、Ｔｗｈが７０％、５０％、３０％のオンデューティで駆動されるとともに、コンバータ４のスイッチング素子（降圧動作の場合にはＴｄｈであり、昇圧動作の場合にはＴｄｌ）が２０％のオンデューティで駆動される場合について図４を参照して説明する。
【００４４】
この場合、インバータ３のスイッチング動作により、直流電源線６、７間には、図４（ｅ）に点線で示す電圧リップル成分Ｖｒｉが生じる。図４に示すように、インバータ３のスイッチング動作に起因する電圧リップル成分Ｖｒｉの周波数は、インバータ３のＰＷＭ周波数と同じである。ただし、電圧リップル成分Ｖｒｉにおけるピーク値（山または谷の間隔）は、インバータ３のＰＷＭ周期の概ね１／３になっている。
【００４５】
一方、コンバータ４のスイッチング動作により、直流電源線６、７間には、図４（ｅ）に一点鎖線で示す電圧リップル成分Ｖｒｃが生じる。図４に示すように、コンバータ４のスイッチング動作に起因する電圧リップル成分Ｖｒｃは、コンバータ４のＰＷＭ周波数と同じとなる。つまり、電圧リップル成分Ｖｒｉのピーク値の周期と、電圧リップル成分Ｖｒｃの周期とは、互いに同じような周期となっている。
【００４６】
さらに、電圧リップル成分Ｖｒｉおよび電圧リップル成分Ｖｒｃは、互いに打ち消しあうような位相関係になっている。具体的には、電圧リップル成分Ｖｒｉおよび電圧リップル成分Ｖｒｃは、互いに比較的高い部分と比較的低い部分とが概ね一致するような位相関係になっている。これは、位相制御部１０により駆動信号Ｓｕｈ〜Ｓｗｌおよび駆動信号Ｓｄｈ、Ｓｄｌの位相関係が前述したように制御された結果である。
【００４７】
実際に直流電源線６、７間に発生する電圧リップルＶｒは、電圧リップル成分Ｖｒｉ、Ｖｒｃを合成したものとなる。そのため、直流電源線６、７間に発生する電圧リップルＶｒの振幅は、図４（ｅ）に実線で示すように、電圧リップル成分Ｖｒｉ、Ｖｒｃの振幅に比べて非常に小さいものとなる。このように、インバータ３およびコンバータ４におけるオンデューティがそれぞれ異なる場合であっても、本実施形態によれば、電圧リップル低減効果が得られる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態のモータ駆動装置１によれば、インバータ３のスイッチング動作に起因して生じる電圧リップル成分Ｖｒｉおよびコンバータ４のスイッチング動作に貴意して生じる電圧リップル成分Ｖｒｃが互いに打ち消し合い、実際に直流電源線６、７間に発生する電圧リップルＶｒの振幅が低減される効果が得られる。そのため、コンデンサＣ１として容量が小さいものを用いることが可能となる。また、コンバータ４のＰＷＭ周波数は、インバータ３のＰＷＭ周波数の３倍としている。このようにコンバータ４のＰＷＭ周波数が高くなることで、コンバータ４のコイルＬ１として容量が小さいものを用いることが可能となる。従って、本実施形態によれば、モータ駆動装置１の大型化および製造コストの上昇を抑制しつつ、インバータ３に入力される直流電圧のリップルを低減することができる。
【００４９】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について図９を参照しながら説明する。
図９に示す本実施形態のモータ駆動装置２１は、図１に示した第１の実施形態のモータ駆動装置１に対し、バッテリ２２を備えている点が異なる。バッテリ２２の各端子は、それぞれ直流電源線６、７に接続されている。このような構成のモータ駆動装置２１は、バッテリ２から供給される電力またはバッテリ２２から供給される電力により、モータＭを駆動する。バッテリ２２は、バッテリ２から出力される直流電圧Ｖｄ１に比べて高い直流電圧Ｖｄ２を出力する。
【００５０】
本実施形態のコンバータ４は、次のように動作する。すなわち、インバータ３の力行時、コンバータ４は、昇圧動作および降圧動作のいずれも行わない。そのため、インバータ３には、バッテリ２２から出力される直流電圧Ｖｄ２が供給される。ただし、非常時には、コンバータ４は、第１の実施形態と同様に昇圧動作を行う。従って、非常時においては、インバータ３には、バッテリ２から出力される直流電圧Ｖｄ１が昇圧され、直流電源線６、７を通じて供給される。なお、この非常時とは、例えば、バッテリ２２の出力が不足するときや、バッテリ２２が完全に使用できなくなったときなどである。
【００５１】
一方、インバータ３の回生時、コンバータ４は、第１の実施形態と同様に降圧動作を行う。従って、回生時、モータＭ側から直流電源線６、７を通じて回生される直流電圧が降圧され、バッテリ２に供給される（バッテリ２の充電）。このように、モータ駆動装置２１においては、バッテリ２２が主たる電力供給源（主バッテリ）とされ、バッテリ２は補助的な電力供給源（補助バッテリ）とされている。このような構成のモータ駆動装置２１によっても、インバータ３およびコンバータ４が同時に動作する際に直流電源線６、７間に生じる電圧リップルが低減される効果が得られる。
【００５２】
（その他の実施形態）
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
インバータ３が備える６つのスイッチング素子Ｔｕｈ〜Ｔｗｌおよびコンバータ４が備える２つのスイッチング素子Ｔｄｈ、Ｔｄｌは、バイポーラトランジスタに限らずともよく、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）など様々な種類のスイッチング素子を用いることが可能である。
【００５３】
コンバータ４としては、昇圧動作および降圧動作の双方を実行可能な構成（昇降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ）に限らずともよい。例えば、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータや、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータなど、昇圧動作および降圧動作のいずれか一方を実行可能な構成でもよい。また、昇圧動作および降圧動作のいずれか一方を実行可能な構成の場合、同期整流方式に限らずともよく、ダイオード整流方式でもよい。すなわち、昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの場合、ハイサイド側のスイッチング素子（Ｔｄｈ）に代えてダイオードを用いることができる。また、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの場合、ロウサイド側のスイッチング素子（Ｔｄｌ）に代えてダイオードを用いることができる。
【００５４】
また、制御装置５は、車両に搭載されたモータＭを駆動するモータ駆動装置１を構成するインバータ３およびコンバータ４を制御する用途（車載用途）に限らずともよく、様々な用途に用いられるモータを駆動するためのインバータおよびコンバータを制御する用途に用いることができる。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
図面中、３はインバータ、４はコンバータ、５は制御装置、６、７は直流電源線、８はインバータ制御部（第１信号生成手段）、９はコンバータ制御部（第２デューティ信号生成手段）、１０は位相制御部（位相制御手段）、Ｃ１はコンデンサ、Ｌ１はコイル、Ｔｄｈ、Ｔｄｌはスイッチング素子（コンバータ側スイッチング素子）、Ｔｕｈ〜Ｔｗｌはスイッチング素子（インバータ側スイッチング素子）を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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